失控7個月,飛了188億公里旅行者2號傳回兩個字,究竟怎么了?

美國宇航局1977年發(fā)射的旅行者2號航天器,目前已離開太陽系,進(jìn)入星際空間,距離地球約188億公里。不過自今年三月以來,旅行者2號就已實際失去控制,但它自己卻不知道,還在鶯歌燕舞地快樂趕路,希望在電池2025年完全失效之前,為人類發(fā)回更多的信息。
一個深空中的探測器,失去控制長達(dá)8個月,在很多人看來完全是不可想象的事情,這究竟是怎么回事呢?

旅行者2號和1號是美國宇航局的雙子探測器,1977年8月到9月,兩艘飛船間隔16天,先后離開地球,向著兩個不同的方向進(jìn)發(fā)。在相繼完成探測任務(wù)后,旅行者1號已沖出日球?qū)禹?,離開太陽系,飛向銀河系中心。率先出發(fā)的旅行者2號反而速度慢一點,但也飛出了太陽系,在星際空間四處打望,希望能發(fā)現(xiàn)點什么奇怪的東西,好向人類發(fā)回報告。

很多人不明白,兩艘飛船已高速飛行了40多年,離地球兩百億公里左右了,究竟是如何與地球保持聯(lián)系,并傳回數(shù)據(jù)的呢?
看看兩艘飛船的形狀你就知道了,旅行者1、2號最大的特征就是兩口巨大的“圓鍋”,直徑達(dá)3.7米,學(xué)名叫高增益天線,用來接收和發(fā)送信號。這其中還有個可怕的花絮,旅行者2號率先出發(fā)的時候,地面人員竟然忘了傳送一個至關(guān)重要的啟動代碼上去,導(dǎo)致旅行者2號上關(guān)鍵的高增益天線沒有啟動。這個問題如何解決的呢?幸好航天器上還有低增益天線,地面人員最終與其取得聯(lián)絡(luò),重新啟動了高增益天線。

但兩艘飛船都飛了這么遠(yuǎn),稍微有點偏差,就無法對準(zhǔn)地球的方向,也沒辦法傳輸信號啊。所以兩艘飛船上還有精度非常高的陀螺儀,可以借此精確修正天線方向,使之在非常遙遠(yuǎn)的距離上也能對準(zhǔn)地球。
飛船上的裝備倒是非常精良,武裝到了牙齒,那么地球上如何接收信號呢?這要求就更高了,NASA有一個深空網(wǎng)絡(luò)(DSN),位于美國加州的巴斯托,西班牙的馬德里,澳大利亞的堪培拉,每個地方都有一座70米口徑的巨大碟型天線——相當(dāng)于碟面可轉(zhuǎn)動的射電望遠(yuǎn)鏡,以及直徑34米或更小的數(shù)座天線,在地球上每120度區(qū)域就設(shè)置一個,可以全天候?qū)μ栈顒舆M(jìn)行監(jiān)控和通信,向探測器發(fā)送指令并接收數(shù)據(jù)。光是維護(hù)這三個天文臺,每年就是一筆巨大的開支,而且正好在地球上相隔120度的3個地方建監(jiān)控設(shè)施,可見NASA的人緣還是不錯的。

旅行者號的數(shù)據(jù)就是由這三個天文臺接收的,向旅行者號傳送指令也要由70米口徑的天線來完成。
然而旅行者2號比較獨特。1989年它飛過海王星衛(wèi)星海衛(wèi)一Triton的北極時,由于已是太陽系最后能造訪的天體,科學(xué)家們不再考慮飛行軌跡,將其軌道調(diào)校得更靠近海衛(wèi)一,導(dǎo)致其相對于行星盤面向南偏轉(zhuǎn),從此就朝著這個方向一條路走到黑地飛下去,到現(xiàn)在它已經(jīng)位于遙遠(yuǎn)的南方,北半球的兩個深空站已無法和它聯(lián)系,只有南半球澳大利亞的70米口徑天線DSS43,有足夠強(qiáng)大的發(fā)射機(jī)天線可以向它發(fā)送指令。

但屋漏偏遭連陰雨,在每天能夠和旅行者2號聯(lián)系的時間大大縮短的同時,由于DSS43天線已經(jīng)運行了近50年,各種設(shè)備已經(jīng)老化或過時,需要對發(fā)射機(jī)進(jìn)行升級,以保證未來其它任務(wù)的需要,NASA不得不在今年3月開始對其進(jìn)行維護(hù)升級。因此從三月份開始,旅行者2號實際就已經(jīng)完全失控,只能靠自己飛行了,好在另外幾座34米口徑的天線還可以接收它傳回的信息。
10月30日,DSS43裝好了新的發(fā)射機(jī),科學(xué)家們迫不及待地向旅行者2號發(fā)出了幾條指令。34小時48分鐘后,旅行者2號回復(fù)了科學(xué)家們的指令:你好(hello)。
一切正常!旅行者2號,已隨時準(zhǔn)備接受新的指令。43年了,不容易啊,該老的人都老了,它還在太空中踽踽獨行,奔向未知的星際空間,帶著人類的黃金唱片,以及太陽系這顆唯一演化出智慧生命的星球的具體位置,期待來自另一個世界的第一次接觸。
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